半夏研究进展

1、半夏研究进展        摘要从植株形态变异研究、遗传多样性研究、有效成分研究、驯化栽培等方面阐述了半夏的研究进展,以供。 关键词半夏;植株形态变异;遗传多样性;有效成分;驯化栽培 半夏(Pinellia ternata(Thunb.)Breit.)又名麻芋头、麻芋子、天落星和野芋头等,为天南星科半夏属多年生草本植物,广泛分布于我国长江流域以及东北、华北等地区1。半夏是我国重要的传统中药材,也是重要的出口产品。随着半夏利用范围的不断扩展和市场价格的攀升,有关研究也较为活跃,同时也存在很多亟需解决的问题。 1半夏植

2、株形态变异研究 具有丰富的形态变异是半夏属植物的一个重要特点。生长于不同环境或同一生态环境的不同居群甚至同一居群的不同个体间,各种器官(包括根、球茎、珠芽、叶片、叶柄等)在形态上都存在着丰富的变异类型。其中以叶、球茎和珠芽的变异更明显。对叶和球茎的变异,较早的中已有较多报道。近年来,半夏珠芽变异引起研究者的重视。 半夏珠芽变异主要表现在珠芽数量、珠芽着生位置和芽眼数量等方面。据赵忠堂等2研究,不同类型半夏形成的珠芽数量差异较大,以线形叶型半夏的珠芽数量最多,芍药叶型半夏的珠芽数量最少。半夏珠芽的多少与种茎大小呈正相关,即同一类型的半夏,种茎越大,形成的珠芽数越多,珠芽在产量中所占比例也越大。还

3、有一类无论是叶柄还是叶端均不结珠芽的“新居群”,经移栽试验和原分布地考证,该类半夏遗传性状稳定。 半夏珠芽正常着生位置在叶柄下部内侧,但有的半夏在叶端也可着生1枚珠芽。据彭延弟等3观察,叶端着生珠芽的多为野生的芍药型半夏;在椭圆至披针型和竹叶型半夏偶尔也有,但这类半夏遗传性状不稳定。正常情况下,1枚半夏珠芽上只有1个芽眼,但有时也可见到双芽眼或多芽眼,是由于在珠芽一侧出现疣状突起所致。 对半夏珠芽形态变异的研究不仅有助于揭示半夏种内各类型间的演化关系,也有助于弄清半夏属各种间的系统关系。郭巧生等4曾将珠芽变异与其他性状相结合,对主要引自长江中下游地区的15个半夏居群的16个主要形态性状进行模糊

4、聚类分析,将15个居群分成4个类型,即叶柄上均具双珠芽但叶型和块茎形态变异较小的双珠芽型、叶柄上只着生单珠芽但叶型和块茎形状变异较大的普通型、叶柄上具单珠芽但着生位置较低且块茎呈钜圆形的长茎型和叶柄上具单珠芽但居群内常有双珠芽个体出现的复合型。这对于半夏的生物学特性及遗传种质差异等研究具有借鉴意义。 2半夏遗传多样性研究 半夏是一个广布种,具很大生态幅,遗传差异十分明显。据Shoyama等报道,半夏种内各群居普遍存在着染色体的复合多倍现象,不同群居的染色体数目为2n=28、72、96、104、108、115、116、118、128。染色体数目的丰富变异决定了半夏的遗传多样性。开展半夏遗传多样性

5、研究,对于半夏资源的保护和合理开发利用具有十分重要的意义5,但其研究的难点在于找到有效的分析方法。 近年来,借助同工酶技术进行半夏遗传多样性分析的工作日渐增多。张袖丽等通过分析安徽产半夏属的滴水珠、鹤落坪半夏、虎掌及半夏3个居群共6个分类群植株的叶和球茎的EST 、MDH、ADH、SOD同工酶,认为叶和球茎中EST、MDH的谱带在几者之间都有相互区别的特征,可以作为鉴定原植物及其产地的生化指标。郭巧生等6对栽培在同一生境下的16个半夏居群同一生长期叶片中酯酶(EST)和超氧化物歧化酶(SOD)同工酶谱进行了比较分析,认为EST和SOD同工酶谱在各居群间甚至同一居群内,除少数共有的特征谱带外都存

6、在着较明显的差异。Choi等利用电泳技术研究了半夏愈伤组织中可溶性蛋白质和EST同工酶谱型,结果表明由于外植体(花茎、叶脉间和次微管区组织)的不同,电泳谱型存在着十分明显的差异,同时发现谷草转氨酶(GOT)和过氧化物酶(PER或POD)2种同工酶的谱型随培养时间的变化而变化。共有的特征性谱带可认为是相互之间具有共同起源的基因表现,而不同的谱带说明各自在特定的生长环境或不同的进化过程中已发生了趋异分化。 但以同工酶技术分析也存在较大的局限性。即使在半夏的同一居群内,不同个体间也存在着差异;进行同工酶分析时只能以某一类型或某一居群的部分个体为对象,采用相互之间的遗传一致度或相同值,甚至直接比较酶谱

7、,显然都缺乏代表性。因此,有研究者认为,采用计算酶谱频率的方法从群体水平比较居群之间的异同,其结果可能要可靠得多。同时,对于多性状的比较分析如采用传统处理办法常会遇到性状的取舍问题,也会影响分析结果,而运用模糊聚类分析的办法更有利于对种内复合体的分类作出客观评价。 郭巧生等7还通过对不同半夏居群化学成分的比较来为半夏遗传多样性研究提供依据。结果表明,栽培在同一生境下的6个半夏居群间-谷甾醇、缬氨酸及精氨酸含量存在很大差异;他们还采用田间试验的方法对16个半夏居群生长节律进行了连续2年的平行比较观测,认为半夏各居群在出苗、展叶、抽薹及倒苗期等方面存在差异。认为这种生长节律方面的差异也可以作为判断

8、不同居群遗传差异的参考依据8。 此外,从遗传多样性研究所用的材料看,有观测认为,半夏种内各居群的性状分化除营养器官有很大变异外,生殖器官的变异也较大,实际上后者比前者更具有分类价值。 3半夏有效成分研究 半夏有效成分比较复杂,主要为生物碱、天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、氨基丁酸、半夏蛋白、-谷甾醇、葡萄糖苷及尿黑酸等。有效成分含量的高低将直接反应半夏作为中药材的品质优劣。季文兰等9对狭叶半夏和竹叶型半夏的氨基酸含量测定表明,狭叶半夏的总氨基酸含量高于竹叶型半夏,而且具有一定镇咳祛痰活性的天门冬氨酸的含量也是狭叶半夏高于竹叶型半夏,这可作为狭叶半夏的品质优于竹叶型半夏的重要依据。魏淑红等10采用重

9、量法和酸性染料比色法测定表明,狭叶半夏的总生物碱含量高于普通半夏,这也从一个方面反应了狭叶半夏品质优于普通半夏。白权等对川产半夏的总生物碱、-谷甾醇和鸟苷3种化学成分的含量进行了分析比较,结果表明栽培半夏和野生半夏总生物碱含量差异较大,即使是同一地区所产半夏,总生物碱含量也有高低之分;栽培半夏与野生半夏-谷甾醇含量分布较为一致,但不同产地半夏-谷甾醇含量有差异;栽培半夏鸟苷含量高于野生半夏。于超等研究认为,野生半夏的生物碱含量普遍高于栽培品种。曾建红等还研究半夏不同采收期总生物碱含量的动态变化,认为不同采收期半夏的总生物碱含量差异显著。 半夏蛋白是一种植物凝集素,具有抗肿瘤、抗生育等重要的生理

10、作用,Tao等将半夏蛋白结晶后,经X射线衍射得出该蛋白的立体构象,发现这种蛋白富含-sheet及少量的-helix结构。Shen和王克夷等从三叶半夏分离出的结晶半夏蛋白具有凝集和致有丝分裂的活性,同时也是一种毒素,具种系和细胞类型特异性,能够将细胞穿孔,形成离子通道。Kurata等通过凝胶电泳和层析,从天然半夏球茎球蛋白组分离出了一种名为6KDP的糖蛋白,通过定量分析技术(EIA)测得其总含量为5.75%8.30%,是半夏球茎中主要的蛋白质之一,并且认为该糖蛋白含量的高低可作为半夏球茎定量分析的一个标准。 1        

11、 此外,张科卫等还研究半夏药材中的脂肪酸成分,发现半夏药材中含有较多不饱和脂肪酸。但由于半夏有效成分十分复杂,除上述主要成分外,对其他有效成分的研究还有待于进一步深入。 4半夏驯化栽培进展 随着半夏野生资源日趋枯竭,半夏的人工驯化栽培成为必然。但人工栽培的问题是种源缺乏,繁殖系数低,同时易感染病毒病,药材质量不稳定。近年来,利用植物器官(茎、芽、根、胚和毛状根等)培育和生产植物产品技术得到迅速,特别是组织培养一步成苗法为半夏无性系快速繁殖体系的建立提供了技术支撑。一步成苗法再生周期短,繁殖系数和再生频率高,并能保持半夏原种特性,可作为半夏快速繁殖的有效途径,直接应用于生产。目前,选用

12、半夏球茎、珠芽、叶片、叶柄等作外植体,都成功实现了组织培养的一步成苗。袁燕东等认为,半夏组培试管苗的生长发育和产量均明显优于珠芽与种子,它可以越过半夏的“幼年期”而直接到达“成年期”,并且它比“成年期”的珠芽还具有优良特性。因此,在半夏紧缺时,采用生物工程技术快速繁育组培试管苗,在生产上有重要意义。 半夏的人工驯化栽培也受到重视。山东、安徽、四川等在半夏的人工栽培方面都有较成熟的经验,有的已形成了较完善的成套栽培技术。如在播种和田间管理,包括除草、控水、追肥、培土、遮荫和摘蕾等方面都有较为规范的技术规程;在主要病虫害识别和防治、倒苗预防和球茎防烂等方面都已取得一些经验。张明等还将栽培半夏和其栽

13、培所用的土壤用原子荧光光谱法进行测定,分析了栽培半夏中的重金属含量与土壤重金属含量的关系,对防止人工栽培半夏的品质劣化有积极意义。何道文等11还对种茎质量与半夏生长特性和块茎收获量关系进行了研究。 5半夏炮制技术及真伪辨别研究 半夏作为中药材应用,必须根据不同用途采用不同的炮制方法。半夏炮制的最主要目的是祛毒存性、减毒增效。衡量半夏炮制品质量优劣的依据是药理功效的强弱和毒性、刺激性的大小。常用的半夏炮制品有熟半夏、清半夏、姜半夏和法半夏等。王潮奎等12研究了半夏炮制过程中加矾量、加热方式与所炮制饮片质量和毒性的关系,结果表明半夏加热加压30min和经8%白矾溶液浸制均可使半夏的麻辣味消除,且水

14、浸出物量增加。高昌琨等通过小鼠扭体试验和家兔眼结膜致炎反应试验,认为不同半夏炮制品对动物黏膜的刺激性大小为生半夏>清半夏>姜半夏>法半夏。赵典刚等认为半夏解毒的方法多种多样,其中以熟半夏的炮制方法简捷、工艺流程数据化、生产成本低,能较好地适应中药化发展要求;同时不需要白矾等传统辅料,能有效地防止Al3+对炮制品的污染。邓然兴等认为,采用蒸制法姜半夏,可以克服传统炮制工艺中存在的系列缺点。杨玉琴等还用原子吸收法测定半夏炮制品中的微量元素,结果显示:生半夏、姜半夏、法半夏、清半夏含有较多的微量元素,生半夏炮制后,镁元素的含量剧增。因此,如何将传统的中医临床用药理论和现代方法相结合

15、,不断进行工艺革新和制定炮制规范是半夏开发利用中的一项重要任务。 药用半夏正品是天南星科半夏属植物。但由于半夏资源短缺,在医药市场上以其他植物充当半夏的情况时有发生。据报道,全国至少有3属12种植物作为半夏代用品使用,充当半夏的植物主要有水半夏、白附子、山珠半夏、狗爪半夏等;在黑龙江发现以紫茉莉根茎处理后充当半夏片,其形态特征与正品极其相似;还有以幼天南星经过蒸煮伪充半夏食用的情况。因此,人们对半夏的真伪的鉴别也进行一些相关研究。 伪品与正品半夏尽管有一定相似之处,但通过性状鉴别、显微特征、层析法鉴别包括薄层色谱法和纸层色谱法等办法均可区别。如半夏与水半夏除在外观形态上有明显区别,可通过性状鉴

16、别、显微特征鉴别以外,也可以通过层析法等方法鉴别。吴皓等通过试验发现,半夏药材的鉴别成分次黄嘌呤核苷为一核苷类成分,该成分水溶性强,对热稳定,且仅在半夏药材中含有。刘玉萍等采用PCR直接测序技术测定半夏及其伪品的18S r RNA基因序列并作DNA序列变异分析认为,在采用传统生药学手段难以鉴别半夏正品与混淆品的情况下,通过DNA测序这一高效准确的DNA分析方法可在分子水平上解决半夏真伪鉴别问题。将DNA分子技术引进中药质量标准研究是今后中药分析的一个发展新方向。 6 1 医学科学院药物研究所.中药志(第2册第2版)M.北京:人民卫生出版社,1993. 2 赵忠堂,吴在军,张来启,等.半夏球茎与珠芽的生长状况研究J.基层中药杂志,2001,15(3):22. 3 彭延弟,李光胜.半夏植物形态变异的观察与研究J.基层中药杂志,2001,15(5):30. 4 郭巧生,贺善安.半夏种内居群形态变异的模糊聚类分析J.植物资源与环境,1997,6(3):29-34. 5 陈家宽,杨继.植物进化生物学M.武汉:武汉大学出版社,1994. 6 郭巧生,沈文飚,刘丽,等.半夏种内不同居群酯酶和超氧化物歧化酶同工酶酶谱特征分析J.植物资源与环境学报,2001,10(2):42-46. 7 郭巧生,段金廒,贺善安.半夏不同居群3种化学成分的动态比较研究J.中国中药杂志,2001,26(5):2